某機載雷達微波組件綜合環境應力篩選方法研究

張 偉，陳立濤

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，合肥 230088）

某機載雷達微波組件綜合環境應力篩選方法研究

張 偉，陳立濤

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，合肥 230088）

以某機載雷達的綜合環境應力篩選為研究對象，把GJB 1032傳統的環境應力篩選方案和可靠性鑒定試驗應力剖面結合，提出了綜合環境應力篩選方法。通過研究綜合環境應力篩選方法，形成一套有效的綜合環境應力篩選方案，對組件進行綜合環境應力篩選，進而進行故障統計分析，驗證了該方法的有效性。

機 載雷達；綜合環境應力；試驗方法

1 需求分析

作為機載雷達相控陣天線的核心部件，某微波組件裝機數量多、制造工藝復雜。該組件具有集成度高、熱集中等重要特性，器件品種多，涉及到多家外購單位，加工工藝復雜且成熟度不夠，可靠性還有很大提升空間。

為了剔除組件早期失效，提高產品使用可靠性，對組件開展了環境應力篩選。前期，對組件依據GJB 1032實施環境應力篩選，即使用單一環境應力（隨機振動、溫度循環和電應力）按順序分步施加，篩選流程如圖1所示。

但是，根據這種方法實施的環境應力篩選的效果并不明顯，篩選剔除的故障并不多，而組件在裝機調試和使用階段依然暴露出大量的變頻電路失效等故障。排除組件的設計可靠性原因外，在加強產品質量管控方面，就需要對原先的環境應力篩選的方法進行研究和優化。

圖1 目前組件篩選流程圖

我們分析，組件實際所處的工作環境是溫度、振動、電幾種應力同時作用的，并且有些應力是互相加強的。因此，為能夠有效地篩選和考核組件，本文把GJB 1032傳統的環境應力篩選方案和可靠性鑒定試驗應力剖面結合，提出了綜合環境應力篩選方法。綜合環境應力篩選是指把產品暴露在模擬的任務環境中，模擬產品在使用過程中環境應力和電應力，對產品同時施加溫度、振動和電應力綜合應力篩選，以期更好地剔除產品元器件、工藝等原因引起的早期缺陷，提升產品使用可靠性的一種試驗方法。

文中通過研究綜合環境應力篩選方法，形成一套有效的綜合環境應力篩選方案，依照綜合環境應力篩選方案，試驗結束后對組件故障進行統計分析，結果驗證了綜合環境應力篩選方法的有效性。

2 綜合環境應力篩選

某機載雷達相控陣天線微波組件前期的篩選試驗是依據GJB 1032分步按順序施加環境應力，包括隨機振動、溫度循環和電應力，為能夠有效的篩選和考核組件，本文把傳統的環境應力篩選方案和可靠性鑒定試驗應力結合，提出了綜合環境應力篩選方法。

文中針對該機載雷達組件的篩選，制定了相應的綜合環境應力篩選方案，該方案采用綜合應力同時施加，包括溫度應力、振動應力、電應力，其單個周期的綜合應力條件剖面如圖2所示。

圖2 綜合應力條件剖面圖

圖3 振動應力譜

高低溫保持階段，組件通電施加的是其工作溫度，同時組件施加振動應力，振動應力譜是組件可靠性鑒定試驗的譜型，如圖3所示。

對試驗樣品施加綜合環境應力篩選，包含缺陷剔除試驗和無故障檢驗2個階段，每個階段進行8個循環,每個循環4 h，共進行64 h。試驗中每個循環周期選擇組件通電振動時間的中間點進行測試。溫度循環時，溫變速率為≥5 ℃/min。

3 結果分析

按照上述制定的綜合環境應力篩選條件，依據試驗要求，實施綜合環境應力篩選，一部該機載雷達共240件微波組件的綜合環境應力篩選最終試驗情況統計如下表1所示,表2為綜合應力故障統計與順序施加單應力時故障統計的對比。

由表1和表2可以看出，相比于對組件按順序施加單應力篩選的情況，實施綜合環境應力篩選后，組件出現的失效類型更多，剔除的失效也正和使用過程的發生故障相似。在這其中，最典型的是變頻電路失效，占總比例達25.42 %。針對變頻電路失效，經開蓋檢查分析后發現，變頻故障的主要原因在于內部多余物而導致的短路，為了改變這種狀態，這就要求我們增加針對變頻電路的多余物檢測手段。

同時，在綜合環境應力篩選后，結構故障現象明顯增多，結構故障主要表現在助拔器損壞和蓋板磨穿，初步判斷結構故障的原因與試驗振動強度和時間及夾具本身的特性有關，需要后續進一步研究分析。

由表2可以看出，相比之前的單一環境應力篩選，通過綜合環境應力篩選可以更高效地除出組件的加工工藝以及器件自身的早期缺陷，進而提高了交付產品的使用可靠性，是一種新型有效的綜合環境應力篩選手段。

表1 綜合環境應力篩選故障統計表

表2 故障占比對比表

4 結束及展望

通過綜合環境應力篩選，尋找組件薄弱環節并加以改進，不僅可以提高組件的固有可靠性；另外，通過綜合環境應力篩選可以更高效地除出組件的加工工藝、元器件等早期缺陷，進而提高了交付產品的使用可靠性，是一種新型綜合環境應力篩選手段，通過進一步優化，該方法的成果對整個軍工行業都具有廣泛的推廣前景。

[1] GJB 1032-1990, 電子產品環境應力篩選方法[S] .

[2]雷劍宇,霍佳婧,楚麗妍. 載人航天器關鍵電子產品綜合環境應力試驗[J]. 裝備環境工程, 2012,9(5):6-8.

[3]牛鑫,宋清山,王賓,等. 環境應力篩選[J]. 電子產品可靠性環境試驗, 2014,32（5）:22-25.

[4]張露,張熙川. 環境應力篩選技術及其應用問題分析[J]. 環境工程, 2006,3（4）:62-65.

[5]祝耀昌,等. 可靠性試驗[M]. 北京: 國防工業出版社, 1994.

[6]何國偉. 可靠性試驗技術[M]. 北京: 國防工業出版社, 1995.

[7]祝耀昌. 高加速應力篩選[J]. 航空標準化與質量, 2006(02).

Research on Combined Environmental Stress Screening Method of Airborne Radar Components

ZHANG Wei, CHEN Li-tao
(No.38 Research Institute of CETC, Hefei 230088)

In this paper, the combined environmental stress screening method of an airborne radar component is taken as the research object, and the combined environmental stress screening method is put forward by combining GJB 1032 traditional environmental stress screening method and reliability test stress section. Through the study of the combined environmental stress screening method, an effective combined environmental stress screening method is formed, the combined environmental stress screening method is carried out, and then the statistical failure analysis is carried out to verify the effectiveness of the method.

airborne radar; combined environmental stress; method research

TB756

A

1004-7204（2017）02-0063-03

張偉（1971-），男，中國電子科技集團公司第三十八研究所高級工程師，研究方向是電子產品環境與可靠性試驗技術。